블록체인 합의 알고리즘과 그 다양한 유형

이 글은 이제 막 크립토 세계를 배우기 시작한 초보자들을 위해 작성되었습니다. 조금이나마 도움이 되고자 합니다. 짐작하셨겠지만, 이 글은 블록체인 합의 알고리즘에 대한 내용입니다.

블록체인 시장에는 다음 블록을 서명할 가장 적절한 노드를 선택할 수 있게 해주는 합의 알고리즘이 많이 있습니다. 그중 일부는 PoW algorithm처럼 잘 알려져 자주 사용되며, 일부는 아직 입지를 다지기 위해 노력하고 있습니다.

합의 알고리즘이란?

대부분의 암호화폐는 합의 형성 메커니즘에 의해 제어되는 블록체인을 가지고 있습니다. 이 합의 알고리즘의 목적은 블록체인에 정보를 기록하는 동시에 암호화폐 네트워크의 안전하고 효율적인 운영을 보장하는 것입니다.

암호화폐의 거래 데이터는 블록체인에 기록된 뒤에는 변경할 수 없습니다. 합의 메커니즘은 이러한 거래의 유효성을 검증합니다. 이 원리의 특징은 각 거래의 정보에 대한 확인이 네트워크 참가자의 51% 에게 제공되어야 한다는 점입니다. 합의 알고리즘은 네트워크의 안정적인 운영을 보장하는 방식으로 설계되어야 합니다.

다음은 가장 널리 알려진 블록체인 합의 알고리즘의 종류입니다.

Proof-of-Work (PoW)

Bitcoin 덕분에 PoW 합의 알고리즘은 거래를 검증하는 가장 잘 알려진 방식이 되었습니다. 핵심 아이디어는 블록체인 네트워크의 노드들이 거래를 검증하는 동안 복잡한 계산 작업을 수행하며, 그 결과는 네트워크의 다른 노드들이 쉽고 빠르게 확인할 수 있어야 한다는 것입니다.

필요한 모든 계산을 완전히 수행한 첫 번째 노드는 블록체인 네트워크로부터 보상을 받습니다. 모든 노드는 보상을 받는 노드가 되기 위해 서로 경쟁합니다(계산 자원의 성능을 높이며).

PoW 합의 알고리즘의 단점:

• 의미 없는 에너지 비용
• 많은 수의 노드가 계산을 수행하지만, 실제로는 오직 하나(가장 먼저 수행한 노드)만 성공적으로 작업을 완료하고 보상을 받습니다. 이것이 새로운 합의 알고리즘이 만들어진 주요 이유입니다.

Proof-of-Stake (PoS)

PoS는 블록체인 네트워크에서 가장 널리 사용되는 합의 알고리즘 중 하나입니다. 이 알고리즘에서는 블록체인에서 다음 블록의 생성자가 더 큰 잔액을 가진 노드, 즉 암호화폐 내 코인과 같은 자원이 더 많은 노드를 선택합니다. 블록 자체를 생성하는 것에 대해서는 노드가 보상을 받지 않습니다. 보상은 거래에 대해 지급됩니다.

가능한 노드 선택 방식:

• 가장 “rich”한 노드들 중에서 무작위로;
• 가장 오래된 노드들 중에서 무작위로.

PoW 합의 알고리즘의 단점:

• 자금 집중에 대한 동기가 생기며, 이는 네트워크의 중앙화를 초래할 수 있습니다.

Delegated Proof-of-Stake (DPoS)

DPoS는 Proof-Of-Stake 합의 알고리즘의 한 종류로, 블록이 선택된 대표자들에 의해 서명됩니다. 가장 큰 잔액을 보유한 소유자들이 자신의 대표자를 선택하며, 각 대표자는 블록체인 네트워크에서 블록에 서명할 권리를 가집니다. 전체 투표 수의 1퍼센트 이상을 가진 각 대표자는 위원회에 참여합니다. 이렇게 형성된 “Board of Directors”에서 다음 블록에 서명할 다음 대표자가 (순환 방식으로) 선택됩니다. 어떤 이유로든 대표자가 서명 순서를 놓치면, 그는 위임된 표를 박탈당하고 “Board of Directors”를 떠나며, 그 자리는 다음으로 가장 적합한 후보가 대신 선택됩니다.

표를 위임한 잔액 소유자들은 이를 통해 어떤 방식으로도 통제권을 잃지 않으며, 언제든지 대표자로부터 이를 회수할 수 있습니다.

Leased Proof-of-Stake (LPoS)

LPoS는 Proof-of-Stake 알고리즘의 또 다른 변형입니다. 이는 Waves 플랫폼에서만 지원됩니다. 이 알고리즘의 일부로, 모든 사용자는 자신의 잔액을 채굴 노드에 임대할 수 있으며, 이러한 채굴 노드들은 사용자들과 수익의 일부를 나눕니다. 이 합의 알고리즘은 채굴 자체를 사용하지 않고도 채굴 활동에서 수익을 얻을 수 있게 해줍니다.

Proof-of-Importance (PoI)

PoI는 블록체인 플랫폼 NEM에서 사용된 합의 알고리즘입니다. NEM 네트워크에서 각 사용자의 중요도는 계정에 보유한 자금의 양과 자신의 지갑으로부터/지갑으로 이루어진 거래 수로 정의됩니다. 사용자에게 사용 가능한 자금의 잔액만을 고려하는 보다 일반적인 PoS와 달리, PoI는 자금의 양과 블록체인 네트워크에서의 사용자 활동을 모두 고려합니다. 이 접근 방식은 사용자가 자금을 단순히 hodl하는 것뿐 아니라 적극적으로 사용하도록 유도합니다.

Proof-of-Authority (PoAuthority)

PoA 합의 알고리즘은 PoW나 PoS의 경우처럼 채굴이 전혀 필요하지 않다는 점에서 다른 알고리즘과 구별됩니다. PoA 기반 블록체인 네트워크에서는 모든 거래와 블록이 승인된 계정(검증자)을 통해 검증됩니다. 거래 처리와 블록 생성은 검증자의 컴퓨팅 파워를 사용해 자동으로 이루어집니다.

PoA 합의 알고리즘 사용의 단점:

•  설명에서 알 수 있듯이 –  핵심 인물은 검증자이며, 이는 중앙화로 이어집니다. 아마도 일부 경우, 프라이빗 네트워크에서 그리고 완전히(가능한 범위 내에서) 신뢰할 수 있는 계정을 활용하는 경우에는 의미가 있을 수 있습니다.